全 文 ： [收稿日期] 2009-11-10;2010-05-25修回
[基金项目] 广州市教育局科技攻关项目(62076)
[作者简介] 黄运凤(1979-),女 ,实验师 ,主要从事生物与食品研究。 E-mail:hyfhuang@yahoo.com.cn
＊通讯作者:刘国凌。 E-mai l:445472664@qq.com
[ 文章编号] 1001-3601(2010)06-0353-0057-03
大孔树脂对凤尾草黄酮吸附分离特性研究的影响
黄运凤1 , 刘国凌2＊
(1.广州城市职业学院 建筑环境与食品工程学院 , 广东 广州 510405;2.韶关学院 食品系 , 广东 韶关 512005)
[摘 要] 选择 5种大孔吸附树脂 ,比较其对凤尾草总黄酮的吸附率 ,筛选较优的凤尾草黄酮吸附剂 ,并
探讨其吸附纯化工艺条件 。结果表明 , HPD-700树脂较适宜于凤尾草黄酮的提纯 ,且在树脂与样液比为
1∶20(树脂质量与样液体积的数值比), pH 4.0 ,凤尾草粗提液浓度为 1.513mg/mL 的条件下吸附 ,用 70%
的乙醇洗脱时能有较好的分离纯化效果。经纯化后 ,凤尾草黄酮纯度大于 50%,符合中药有效部位研究要
求。[关键词] 大孔树脂;凤尾草黄酮;吸附;解吸[中图分类号] S567.9 [文献标识码] A
Effect of Macroporous Absorption Resin on Absorption and
Separation of Pteris multifida Flavones
HUANG Yun-feng 1 , LIU Guo-ling2＊
(1.School of Architecture Environment and Food Engineering , Guangzhou City Pol ytechnic , Guangzhou ,
Guangdong 510405;2.Food Department , Shaoguan College , Shaoguan, Guangdong 512005 , China)
Abstract:Five macroporous absorption resins we re tested to abso rb flavones f rom P teris mult i f ida to
screen the optimum absorption agent and discuss i ts absorption and purification techno logy .The re sults
show ed that HPD-700 resin had the highest f lav ones abso rption rate f rom crude Pteris mult i f ida ex t ract
and the optimum absorption techno logy including 1∶20 of HPD-700 resin/ sample solution w ith1.513 mg/
mL concentrat ion and pH 4.0.T he crude f lavones w as eluted w ith 70%ethanol and more than 50%purity
of P teris mul ti f ida f lavones could be obtained , which meets research requirement o f effective component
of t raditional Chinese medicine.
Key words:macroporous absorption resin;P teris mul ti f ida f lavones;absorption;deabsorption
凤尾草(Pteris mul ti f ida Poir.)是凤尾厥科植
物 ,全草具有清热利湿 ,消肿解毒 ,凉血止血 ,主治痢
疾等功效[ 1] ,其所含主要化学成分为鞣酸及黄酮类
物质[ 2] 。凤尾草浸取粗提物中含多种成分 ,多数成
分可以入药 ,但必须对粗提物进行选择性分离 ,提高
凤尾草黄酮的纯度。选择性分离的一种有效方法是
利用大孔树脂吸附[ 3-4] 。大孔吸附树脂(以下简称树
脂)是一类具有大孔结构 、无可解离基团且不溶于水
的高分子固体物质 ,因其有较大的比表面积 ,通过物
理吸附可以从水溶液中有选择地富集有机物 ,而被
逐渐应用于植物化学成分提取分离 。本试验选用了
5种不同型号的树脂对凤尾草黄酮进行吸附 ,比较
其对凤尾草黄酮的吸附特性 ,以选择较合适的工业
化生产用树脂。
1 材料与方法
1.1 材料
试验仪器:S22PC 型可见分光光度计 , 上海棱
光技术有限公司生产;LXJ-Ⅱ型离心沉淀机 ,上海
医用分析仪器厂生产;PHS-3C 型数显酸度计 ,上海
宇隆仪器有限公司生产;层析柱(4.5 cm ×40 cm)。
试验试剂:芦丁 ,国药集团化学试剂有限公司生产;
大孔树脂 HPD-100 、HPD-600 、HPD-700 、HPD-
722 、AB-8 ,沧州宝恩化工有限公司生产(树脂的物
理特性见表 1);亚硝酸钠 、硝酸铝 、三氯化铝 、三氯
化铁 、盐酸 、浓硫酸 、苯酚 、无水乙醇均为分析纯 。凤
尾草购于韶关药材公司 ,烘干粉碎过 40目筛备用。
表 1 5 种大孔吸附树脂的物理特性
Table 1 Physical proper ty of five macropo rous abso rption resins
树脂型号
Resin type
极性
Po larity
粒度/ mm
Granula rity
含水量/ %
M oisture content
比表面积/(m2/ g)
Specific area
平均孔径/ nm
Average po re diameter
孔隙率/ %
Po ro sity
H PD-100 非极性 0.3 ～ 1.2 65～ 75 650 ～ 700 90 ～ 100 55
H PD-600 极 性 0.3 ～ 1.2 65～ 75 550 ～ 600 80 55
H PD-700 非极性 0.3 ～ 1.2 65～ 75 650 ～ 700 85 ～ 90 55
H PD-722 弱极性 0.3 ～ 1.25 65～ 75 485 ～ 530 130 ～ 140 55
AB-8 弱极性 0.3 ～ 1.25 65～ 75 480 ～ 520 130 ～ 140 55
贵州农业科学 2010 , 38(6):57 ～ 59 Guizhou Ag ricultural Science s
1.2 方法
1.2.1 凤尾草样品液的制备 凤尾草用 30 倍蒸
馏水 90℃水浴 2.5h 提取 2 次 ,趁热过滤得凤尾草
样品液。
1.2.2 凤尾草总黄酮含量测定 采用 NaNO 2-Al
(NO 3)3-NaOH 光度法[ 5] 。称取干至恒重的芦丁标
准品 0.026 4g ,用 30%乙醇溶解 ,定容于 100mL 容
量瓶 ,得质量浓度为 0.264mg/mL 芦丁标准溶液 。
吸取芦丁标准溶液 0.0mL 、1.0mL 、2.0mL 、
3.0mL 、4.0mL 、5.0mL 、6.0mL 、7.0mL 置于
25mL 比色管中 ,用 30%乙醇溶液补充至 12.5mL ,
加入 5%NaNO2 0.7mL , 摇匀 ,放置 5min 后加入
10%Al(NO 3)30.7mL ,摇匀 ,放置 6min 后 ,以第一
管作为空白 ,在 510 nm 处测吸光度 ,所得芦丁溶液
浓度 y(mg/mL)相对于吸光度 x 的回归方程为:
y=9.7951x +0.011 1 ,R=0.9993
1.2.3 树脂预处理 5种树脂分别用无水乙醇浸
泡 24 h ,充分溶胀 ,用无水乙醇淋洗至洗出液加少量
水后无白色浑浊为止 ,再用去离子水洗涤树脂至无
醇味 ,过滤 ,室温晾干备用 。
1.2.4 树脂的筛选 对 5 种大孔树脂进行筛选 ,
以树脂对凤尾草总黄酮的静态吸附率和解吸率为指
标 ,筛选出提取效果最好的树脂。
1.2.5 树脂的静态吸附与解吸 准确称取经预处
理的树脂装入具塞磨口三角瓶中 ,精密加入凤尾草
黄酮水溶液并置电动振荡机上振荡 24h ,充分吸附
后 ,过滤 ,测定滤液中剩余黄酮浓度 ,计算各树脂室
温下的吸附率:
吸附率/ %=[(初始浓度-吸附后浓度)/初始
浓度] ×100
将上述已达吸附饱和的各型树脂过滤 ,加入适
量蒸馏水洗涤 ,再加入 95%的乙醇浸泡振荡 24h ,
过滤 ,测定滤液黄酮浓度 ,计算各树脂在室温下的解
吸率:
解吸率/ %=[洗脱液浓度/(初始浓度-吸附后
浓度)] ×100
1.2.6 静态吸附纯化工艺条件选择
1)静态吸附动力学特性的测定。用 HPD-700
树脂对凤尾草粗提液进行处理 ,在 pH 4.5 且初始
浓度为 0.981 3mg/mL 的条件下 ,放置于振荡机中
振荡 ,每隔1h测其黄酮含量 ,直至吸附饱和为止 ,分
别计算大孔树脂对黄酮的吸附率 。
2)树脂与样液比例的选择 。采用树脂质量(g)
与样液体积(mL)的数值比计算树脂与样液比例 ,分
别称取 1g 、2g 、3g 、4g 、5g 、6 g HPD-700 树脂于带
塞锥形瓶中 ,再加入已知浓度为 0.9813mg/mL 且
pH 为 4.5的 100mL 凤尾草粗提液 ,然后于振荡机
中振荡 ,直至吸附饱和 ,分别计算大孔树脂对黄酮的
吸附率 。
3)样液 pH 值的选择。按上述 2)中所得到的
最佳比例 , 称取 9 份树脂分别放入已知浓度为
0.981 3mg/mL且不同 pH 值的凤尾草粗提液中 ,于
振荡机中振荡 ,直至吸附饱和 ,分别计算大孔树脂对
黄酮的吸附率。
4)样液浓度的选择 。称取大孔树脂若干份分
别加入 pH 4.0的不同浓度的凤尾草粗提液中 ,放入
振荡机振荡 ,直至吸附饱和 ,分别计算大孔树脂对黄
酮的吸附率 。
5)乙醇浓度的选择 。称取已充分吸附黄酮的
树脂10份 ,分别加入锥形瓶中 ,再加入 100mL 的体
积分数分别为 10%、20%、30%、40%、50%、60%、
70%、80%、90%、95%的乙醇溶液 ,置于振荡机内振
荡 ,使黄酮从树脂上解析 ,分别计算树脂对黄酮的解
吸率。
2 结果与分析
2.1 树脂筛选
由表 2可知 , HPD-700对凤尾草总黄酮的吸附
率及解吸率最高 ,故选定 HPD-700树脂作为较适宜
的材料做为后续试验的研究 。
2.2 大孔树脂的静态吸附动力学特性
吸附动力学特征反映的是随着时间的延长 ,树
脂对样品分子吸附量的变化趋势。从表 3 可以看
出 ,HPD-700树脂对凤尾草总黄酮的吸附率随时间
的延长而增加 ,但增加的幅度越来越小 ,在 9 h时吸
附达到较好效果 ,尽管 18h比 9h 吸附率稍有提高 ,
但考虑到实际生产应用中的生产周期和生产成本 ,
确定适宜的吸附时间为 9h 。
表 2 5 种树脂对凤尾草总黄酮的吸附率及解吸率
Table 2 The absorption and deabsorption rate of five macropo rous abso rption resins to Pteris multi f ida flavones
树脂种类
Resin
type
样品液浓度/
(mg/m L)
So lution
concentration
吸附后浓度/
(mg/ mL)
Solution concentr ation
after abso rption
洗脱液浓度/
(mg/ mL)
Eluent
concentration
吸附率/ %
Abso rption
rate
解吸率/ %
Deabsorption
rate
H PD-100 0.9813 0.281 0.561 71.3 80.1
H PD-600 0.9813 0.344 0.481 65.1 75.5
H PD-700 0.9813 0.256 0.597 73.9 82.3
H PD-722 0.9813 0.325 0.507 66.9 77.2
AB-8 0.9813 0.413 0.401 58.3 70.6
·58· 贵 州 农 业 科 学 2010 , 38 卷
表 3 H PD-700 树脂对凤尾草总黄酮静态吸附率
Table 3 The static abso rption r ate of H PD-700 resin to Pteris multi f i da flav ones
吸附时间/ h Absorption time 1 2 3 4 5 6 7 8 9 12 18 24
吸附率/ % 19.7 47.1 56.7 62.4 66.9 72.6 73.2 77.7 79.0 79.1 79.6 79.6
2.3 树脂与样液比例对吸收率的影响
树脂与样液比例对吸附率的影响结果见表 4。
结果表明 ,在树脂重量为 5 g , 样液体积为 100mL
时 ,即树脂与样液的比例为 1∶20(树脂质量/g 与样
液体积/mL 的数值比)时对凤尾草黄酮的吸附率最
高。在一定条件下 ,随着树脂质量的增大 ,黄酮吸附
率随着增大 ,当料液比为 1∶20时达到最大值 。其
原因可能是随着吸附树脂质量的增大 ,固体吸附表
面积增大 ,所以黄酮吸附率逐渐增大 ,但随着吸附饱
和黄酮吸附趋于稳定 。
表 4 树脂与样液的比例对吸附的影响
Table 4 Effect of diffe rent ratio of re sin/ so lution on
abso rption ra te o f Pteris multi f ida flavones
树脂重量/g
Resin weight
1 2 3 4 5 6
吸附率/ % 61.5 69.4 80.9 77.7 84.7 77.1
注:样液体积固定为 100 mL 。
2.4 上样液 pH 值对吸收率的影响
选择 HPD-700大孔树脂 ,考察凤尾草总黄酮水
溶液 pH 值为 2.0 、3.0 、4.0 、5.0 、6.0 、7.0 、8.0 、
9.0 、10.0时对吸附性能的影响。由图 1 看出 , pH
值在 2.0 ～ 5.0 时 ,树脂对总黄酮的吸附率相差不
大 ,但当 pH 值超过 6.0后 ,树脂对总黄酮的吸附率
明显下降 。这是由于凤尾草总黄酮具有酚羟基结
构 ,呈弱酸性 ,故在酸性条件下吸附为好;另外 ,由于
在酸性条件下 ,总黄酮以分子状态存在 ,可以凭借范
图 1 样液 pH 对静态吸附率的影响
Fig.1 Effect of so lution pH on sta tic abso rption
rate of Pteris multi f i da flav ones
德华力与树脂发生物理吸附作用 。因此 ,宜将上样
液 pH 调至 4.0 。
2.5 样液浓度对吸收率的影响
样液浓度是影响树脂吸附性能的重要因素 。从
表 5可以看出 ,在所选浓度范围内 ,随着进样液浓度
的增加 ,吸附率也随着增加 ,浓度超过 0.981mg/
mL 时 , 增加的幅度明显开始减少 , 且浓度达到
1.513mg/mL时 ,吸附率基本达到最大。当浓度大
于1.513mg/mL时 ,吸附率还有所下降。其原因可
能是随着进样液浓度的增加 ,与黄酮竞争吸附的杂
质也可能随之增加 ,黄酮类物质与树脂分子的亲和
力减弱 ,影响黄酮类物质在树脂内部的扩散 ,使得黄
酮类物质随吸附液过早流出。考虑到浓缩成本 ,样
液浓度最佳为 1.513mg/mL。
表 5 样液浓度对吸附的影响
Table 5 Effect of so lution concentration on absorption ra te o f Pteris multi f ida flavones
样液浓度/(mg/ m L)
So lution concentration
0.350 0.600 0.981 1.513 1.700 2.056 2.881
吸附率/ % 43.2 52.8 84.7 86.7 85.8 83.2 86.8
2.6 乙醇浓度对吸收率的影响
图 2结果表明 , 70%乙醇溶液解吸率最高 。乙
醇浓度对总黄酮解吸率影响主要表现在:首先 ,由于
乙醇浓度不同 ,乙醇溶液的极性也不同 ,因此不同极
性的乙醇溶液将影响总黄酮与 HPD-700型树脂间
的分子间作用力 ,随着乙醇溶液浓度的不断加大 ,总
黄酮的解吸率和纯度也不断上升 ,说明 ,乙醇浓度的
图 2 乙醇溶液浓度对解吸率的影响
Fig.2 Effect of ethano l concentration on deabso rption
ra te o f Pteris multi f ida flavones
上升对凤尾草黄酮与 HPD-700树脂分子间作用力
的影响越强烈;其次 ,随着乙醇浓度的上升 ,黄酮在
乙醇溶液中的溶解度减小。正是这两种作用的相互
竞争造成了总黄酮的解吸率先快速上升 ,当乙醇浓
度超过 70%时 ,这种趋势明显放缓 ,当乙醇浓度上
升到 80%时 ,总黄酮的纯度和解吸率均有所下降 。
2.7 验证试验
称取 HPD-700 树脂 30g 于锥形瓶中 , 加入
1.513mg/mL凤尾草粗提液 600mL , pH 值调至
4.0 ,放置在振荡机上振荡直至吸附饱和 ,然后用
70%乙醇洗脱 ,最后测得总黄酮量为 0.47 g ,纯度为
51.77%。
3 小结
1)比较不同大孔树脂对凤尾草总黄酮的吸附
率和解吸率 ,确定 HPD-700型大孔树脂为吸附分离
·59· 第 6 期 黄运凤 等 大孔树脂对凤尾草黄酮吸附分离特性研究的影响
[ 文章编号] 1001-3601(2010)06-0354-0060-05
低浓度亚硫酸氢钠对植物光合作用的促进效应研究进展
武卫华1 , 祁 岑1 , 蒋 彬1 , 吴银梅1 , 黄先敏1 , 陈屏昭1＊ , 郭延平2
(1.云南省昭通师范高等专科学校 , 云南 昭通 657000;2.浙江大学 园艺系 , 浙江 杭州 310029)
[摘 要] 低浓度 NaHSO 3(或 SO2)对植物光合作用的促进效应引起了许多学者的关注 ,其作用机理是
十分复杂的生理过程 ,主要有光呼吸抑制说 、光合磷酸化促进说和光合机构保护说 3种观点。对低浓度亚硫酸氢钠对植物光合作用的促进效应研究进展进行了概述 ,可为同类研究提供借鉴参考。[关键词] 亚硫酸氢钠;光合作用;光呼吸;光合磷酸化;光合机构[中图分类号] S482.8+99 [文献标识码] A
Research Progress in Promoting Effect of Sodium Bisulfite
with Low Concentration on Photosynthesis
WU Wei-hua1 , QI Cen1 , JIANG Bin1 , WU Yin-mei1 ,
HUANG Xian-min1 , CHEN Ping-zhao1＊ , GUO Yan-ping2
(1.Zhaotong Normal College , Zhaotong , Yunnan 657000;2.Department of Horticulture , Zhe jiang
Universit y , Hangzhou, Zhej iang 310029 , China)
Abstract:The promo ting ef fect of sodium bisulfate w ith low concentra tion on photosynthesis has be
paid mo re at tention to by many researche rs and i ts mechanism is a very complex phy siological pro cess.The
paper int roduces three main mechanisms of pho to re spirat ion;pho tophosphorylat ion and photosynthetic
apparatus protection , and review s research pro gress in promo ting ef fect of sodium bisulfate w ith low
concentration on pho to synthesis to pro vide a reference fo r it s furthe r research.
Key words:sodium bisulfi te (NaHSO 3);photosynthesis;pho to respiration;photopho spho rylat ion;
photosynthetic apparatus
低浓度 SO 2或亚硫酸氢钠对植物光合作用的促
进效已早有报道[ 1-4] ,前者更多地被作为一种工业大
气污染物[ 5-6] ,而后者因价格低廉 、在低浓度下使用
无害 , 更多地被作为光合作用促进剂而倍受关
注[ 4 , 7-8] 。我国已广泛采用喷施NaHSO3溶液的方法
以提高作物的光合速率和增加作物的产量[ 7] ,是一
种不影响生态和食品安全的植物光合磷酸化促进
剂[ 4] 。如用低浓度 NaHSO 3溶液叶面喷施水稻
(Oryz a Sativa L .)、小麦(Trit icum aest ivum L.)、
菜豆(Phaseolus vulgaris)等多种作物后 ,净光合速
率增强[ 9-11] 、产量提高[ 12-13] ,用不同浓度的 NaHSO3
溶液喷施柑橘(Citrus reticulate Blanco)、葡萄(Vi-
t is spp.)、桃(P runus persica)、草莓(F ragaria ×
ananassa Duch)、枇杷(Eriobotryajaponica Lindl)
和毛叶枣(Ziz yphus mauri tiana Lamk)等 ,其光合
作用和叶绿素荧光参数等生理特性指标均有不同程
度的变化[ 14-20] 。光合作用是一个复杂的生理过程 ,
NaHSO3对光呼吸 、光合磷酸化的影响均有报
[收稿日期] 2010-01-29;2010-05-30修回
[基金项目] 云南省教育厅科学研究基金项目“亚硫酸氢盐对苹果产量和品质的影响”(09Y0448);国家自然科学基金项目“柑橘低二氧化
碳同化的机理研究” (30771497)
[作者简介] 武卫华(1957-),男 ,讲师 ,从事有机高分子化学的教学和应用生物技术开发研究。 E-m ail:z t szw w h@126.com
＊通讯作者:陈屏昭(1964-),男 ,教授 ,从事矿物元素分析及植物营养生理研究。 E-mai l:ztcpz2005@126.com
凤尾草总黄酮的最适材料 。
2)根据静态吸附试验 ,初步确定 HPD-700 型
大孔树脂纯化凤尾草总黄酮的最佳工艺为:上样液
浓度 1.513mg/mL ,上样液 pH 4.0 ,树脂与样液比
例为 1∶20(树脂质量/g 与样液体积/mL 的数值
比), 70%乙醇洗脱 。经试验验证总黄酮纯度为
51.77%(大于 50%),符合中药有效部位研究要求。
[ 参 考 文 献]
[ 1 ] 刘清飞 , 秦明珠 , 王身艳.凤尾草的形态组织学研究
[ J] .中药材 , 2002 , 25(10):704-706.
[ 2 ] 国家医药管理局《中华本草》编委会.中华本草(上册)
[ M] .上海:上海科学技术出版社 , 1996.
[ 3] 贝伟剑 , 彭文烈 ,罗 杰.柿叶黄酮的大孔吸附树脂分
离提纯富集[ J] .中成药 , 2005 , 27(3):257.
[ 4] 马振山.大孔吸附树脂在药学领域中的研究应用[ J] .
中成药 , 1997 , 19(12):40.
[ 5] Liu Z , Yan G , Bu F , etal.Seve ral micr ow ave a ssisted
ext raction methods fo r ex traction of active constitu-
ents from Acanthopanax Sentico sus H arms[ J] .Chi-
nese Journa l o f Analy tical Chemist ry , 2005 , 33(4):
531-534.
(责任编辑:姜 萍)
贵州农业科学 2010 , 38(6):60 ～ 64 Guizhou Ag ricultural Science s